醋糟资源化利用研究进展

田波，赵顺华，张俊红，余永建*

（江苏恒顺醋业股份有限公司，江苏镇江214122）

醋糟资源化利用研究进展

田波，赵顺华，张俊红，余永建*

（江苏恒顺醋业股份有限公司，江苏镇江214122）

醋糟是固态食醋酿造过程的下脚料，呈酸性且含有纤维、蛋白、脂肪、无机盐等成分，随意堆放不仅会造成环境污染，同时也是对资源的浪费。因此，如何实现醋糟的资源化利用是食醋酿造行业面临的突出问题。国内外研究者开发出了许多醋糟资源化利用技术，包括饲料化、肥料化、基质化、能源化等。该文系统阐述了醋糟资源综合利用方向，并对其进一步利用前景进行了展望，为醋糟深入研究提供参考。

食醋；醋糟；综合利用；饲料；肥料

食醋主要以糯米、高粱、麸皮、大糠等为原料，采用固态发酵工艺生产，生产过程会产生大量醋糟。我国是食醋生产大国，根据中国调味品协会官网公开的信息显示[1]，2015年我国食醋总产量为400万t，其中规模企业达到了156.4万t。据统计，每生产1 kg食醋会产生0.8 kg醋糟[2]。具体推算，2015年我国醋糟量约为320万t。醋糟含水量为65%～75%，呈酸性，渗出水的pH为3.5左右，干固物中主要含有纤维素（20%～35%）、半纤维素（15%～25%）、木质素（15%～25%）、粗蛋白（6%～14%）、粗脂肪（2%～10%）及灰分（4%～10%）等成分。醋糟的这种成分特征是一把“双刃剑”，一方面，若不能得到有效处理，会造成环境污染、土壤酸化等问题；另一面，又表现出可资源化利用价值。因此，如何经济、高效地资源化利用醋糟，一直以来都是重要的研究内容之一。近年来开发了较多的资源化利用技术（如饲料化、肥料化、基质化、能源化等），但这些技术都存在些不足，如，饲料化干燥能耗高，发酵周期长，直接焚烧发电存在热值低，厌氧发酵存在沼液沼渣难处理等问题。本文系统阐述了醋糟资源综合利用方向，并对其进一步利用前景进行了展望，为其深入研究提供参考。

1 醋糟资源化利用

1.1 醋糟饲料化

醋糟中粗蛋白含量为6%～14%，具有一定的营养价值，同时醋糟中含有的大量纤维可作为畜禽的非常规饲料原料或者发酵生产饲用酶制剂的培养基。目前醋糟饲料化的资源化利用方式主要有发酵后利用和直接利用。

1.1.1 发酵后利用

发酵后利用是指将酵母、芽孢杆菌等微生物接种到醋糟中，经微生物的作用后提高醋糟中的真蛋白含量及各种营养成分，降解醋糟粗纤维，改变醋糟物理结构，促进醋糟消化，改善畜禽的适口性以促进畜禽采食；或者增加醋糟中植酸酶等微生物次级代谢产物，提高醋糟附加值。如邵莲花等[4]将醋糟经碱处理后再发酵处理，醋糟中的粗蛋白及真蛋白含量分别提高了38.23%和23.48%，粗纤维下降了13.99%，在生长肥育猪饲料中以16%～22%的比例使用效果较好。李小连[5]采用水热预处理、机械粉碎、纤维素酶酶解制备醋糟酶解液，再以酶解液为碳源接种枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）发酵生产饲用丙酸。SONG Z T等[6-8]在醋糟基质中添加7.2%葡萄糖，5.1%大豆粉，以无花果曲霉（Aspergillus ficuum）NTG-23为菌种进行植酸酶发酵，固态发酵271h时植酸酶酶活提高了7.34倍，醋糟经发酵后，粗蛋白质、真蛋白质和粗纤维含量等营养成分发生明显变化，提高了醋糟的营养价值。

1.1.2 直接利用

醋糟可用于配制反刍动物和草食动物的饲料，代替部分基础日粮或者作为饲料辅料。添加一定比例的醋糟到常规饲料中，有利于反刍动物消化，减少动物肠道疾病，降低生产成本。一般是将含水量为65%～75%的鲜醋糟烘干后进行粉碎，制成含水量为12%左右的干醋糟粉，以一定的比例添加到饲料中，使醋糟得以利用。王志红[9]用4%的醋糟代替基础日粮，蛋鸡的生产性能、蛋品质、血清和胫骨指标未受到显著性影响。花卫华等[10]在基础日粮相同的条件下，对4月龄湖羊羔补饲0、15%、25%的醋糟，90 d后补饲15%、25%醋糟的羔羊平均日增质量比对照组分别提高19.50%和20.56%，表明在精饲料中添加一定比例醋糟对湖羊羔羊的育肥效果明显。陈永霞等[11]对醋糟应用于肉猪饲料中的相关研究表明，在40kg以上的仔猪组中，用20%的醋糟替换饲料中的青糠，45 d内仔猪日增质量达到了777.8 g，与青糠相比，增加了19.86%；而在20 kg以上的仔猪组中，用10%的醋糟替换饲料中的青糠，日增质量达到590.3 g，比对照增加了5.37%，同时避免了仔猪肠道疾病的发生。将醋糟按一定比例添加到饲料中，促进其消化，减少肠道疾病发生，有利于畜类的生长，在一定程度上使得醋糟得到了再次利用，同时也大大降低了饲料的成本。

醋糟直接干燥后作为饲料辅料时耗能较高，且蒸发出的水气对环境造成影响，因醋糟中的纤维类物质疏水强，细胞外水易于脱出，可将醋糟进行螺旋挤压脱水后再烘干，以减少烘干成本，同时可利用脱水后的醋糟粗细组分易于分离特性，将稻壳等大粒径分离回用，细小颗粒作为饲用辅料。

1.2 醋糟肥料化

在现代农业中，有机肥料在发展安全农产品生产中占有极其重要的地位，它在培肥地力与改善作物品质，特别是改善风味食品和烟草、茶叶、果品等品质方面的作用，已得到充分肯定。国外曾兴起“有机农业”、“有机食品”热，国内在制定绿色食品的肥料标准中规定，只准施用有机肥料和微生物肥料。我国的商品性有机肥料长期以来一直供应不足。而醋糟中含有丰富的养分，具有开发成为有机肥料的潜质。恒顺集团与江苏大学联合试验，将醋糟二次发酵，降低醋糟中的水分，打断粗纤维，开发出的醋糟有机肥料有机质＞50%、粗蛋白＞15%、氮磷钾＞4%，并且富含有益的氨基酸及微量元素。目前，醋糟有机肥料已经成功应用到恒顺集团有机肥实验基地—句容丁庄葡萄园。

醋糟肥料化利用是一种非常传统的方式，分为直接利用和间接利用。因为醋糟为酸性物质，直接作为肥料使用会造成土壤酸化，同时因醋糟难降解，分解速度较慢，腐熟慢，直接利用会影响耕作，一般采用将醋糟先通过堆肥的间接利用方式。赵青松等[12]采用向堆体添加水分的两阶段条垛式堆肥发酵方法处理醋糟，醋糟的pH值由4.3上升到了6.3，腐熟醋糟的总氮、氨氮、硝氮含量上升，经两阶段堆肥发酵，醋糟堆体可完全腐熟。也有学者报道醋糟中接种微生物可促进醋糟堆肥的物质转化[13]，pH值降到7以下、碳氮比降至16、铵态氮含量降到4 g/kg左右可以作为醋糟堆肥腐熟的评价指标。叶有伟等[14]采用含有钾肥的草木灰作为酸度调节剂，堆制发酵工序由一次主（有氧）发酵、二次后（腐熟）发酵组成，经实施，醋糟得到发酵充分，得到了有机质含量≥50%、总养分含量≥4.0%、水分含量＜20%、pH 6.5～8.0的颗粒有机肥料，为解决制醋业难以处理的数量大、纤维含量多、酸度极高、容易造成环境污染的醋糟一大难题开辟了一条变废为宝的重要途径。李明[15]采用醋糟作为主原料，具有可以给农作物生长提供所需的养分、改善土壤结构、增强土壤肥力、提高土壤的生物活性、刺激作物生长、吸附土壤中有毒物质、净化土壤等作用。董光华等[16]研究结果表明，醋糟厌氧发酵生产苗木花卉专用肥的养分比普通沼肥明显增加，对植物肥效作用达显著或极显著水平；醋糟沼肥肥效与病虫害防治作用不差于普通沼肥；醋糟沼肥改良土壤作用明显，施入2个月后土壤基本接近耕作土壤，熟化时间大大缩短。

1.3 醋糟基质化

基质化是指将醋糟经适当处理后作为栽培食用菌、花卉、蔬菜等农业生产的基质原料，为植物根系提供水、气、肥等营养，并对植物起到支持和固定作用，醋糟主要的基质化途径有栽培基质和土壤改良剂。

1.3.1 栽培基质

食用菌栽培基质一般为稻壳等，与醋糟类似。故可利用醋糟栽培食用菌，以实现醋糟利用，减少污染，降低成本，增加企业效益。醋糟用于栽培食用菌有较多的报道，杨曼曼等[17]以醋糟为主料栽培杏鲍菇的结果表明，栽培出的杏鲍菇头潮菇生物学效率可达80.8%。王芳等[18]用醋糟作为主原料配制不同配方栽培基质培育6种食用菌，结果表明，可用不同醋糟含量替代棉籽壳用于平菇、鸡腿菇、金针菇、杏鲍菇、黑木耳、猴头菌育种。景小兰等[19]把双孢菇醋糟栽培法与稻草栽培法的工艺流程和双孢菇品质进行了比较研究，结果表明，醋糟是栽培双孢菇极好的原料，极大地降低了生产成本，提高了经济效益，产量与品质又明显优于稻草栽培，为醋糟找到了一条利用途径。

同时利用醋糟栽培樱桃番茄可改善基质的通气状况，促进樱桃番茄植株的生长，提高叶片的叶绿素含量和净光合速率，增加樱桃番茄的产量及改善番茄果实的风味品质[20]。采用醋糟基质育秧水稻秧苗根系发达，比营养土育苗盘根力增强25%左右[21]。醋糟作为新型有机栽培基质，在花卉栽培基质上也有广泛的应用。王晓静[22]以不同比例醋糟栽培露地花卉、盆栽花卉，生长发育情况都比较好，但对醋糟比例不同。醋糟作为栽培基质市场容量小，且会扩大醋糟污染范围。

1.3.2 土壤改良剂

酸性醋糟可中和碱性土壤，改善盐碱地土质结构，扩大作物种植范围。如对盐碱化草地土壤施用醋糟可提高碱地风毛菊的生长特性，降低盐碱土壤pH、钠碱化度（exchangeablesodiumpercentage，ESP）、CO32-及HCO3-含量，增加Na+、K+、Ca2+、Mg2+等离子含量，可见醋糟是改良盐碱地的优良材料[23]。许帆等[24]研究发现，在每亩地上施用600 kg以糠醛和醋糟为主料的改良剂时，可增加土壤全氮及有机质含量，最终改善宁夏设施土壤连作障碍及碱化度高等问题。作为土壤改良剂需要较高的运输成本，且会影响耕作。

1.4 醋糟能源化

醋糟是糟渣类生物质中的一种，含有大量未被降解利用的淀粉、蛋白质、粗纤维和各种微生物代谢产物等组分，具有一定的可发酵性能，可厌氧发酵制备沼气和氢气等生物质能气体；同时醋糟作为生物质，具有一定的热值，可直接燃烧、气化、热裂解等。

1.4.1 沼气发酵

醋糟中残留的稻壳、麸皮等，经过食醋发酵过程中产生的乙酸、乳酸等有机酸预酸化作用，使得醋糟在厌氧发酵过程纤维素、半纤维素易于分解，且醋糟中含有淀粉、乙酸等有利于沼气发酵的底物，故在厌氧环境下，可利用厌氧或兼性微生物的代谢作用，将醋糟中的有机组分转化为沼气及副产品沼液和沼渣，产生的沼气主要由50%～80%的CH4和20%～40%的CO2组成。LU F等[25-26]通过生化产甲烷潜势（biochemical methane potential，BMP）实验测试了醋糟自身生化甲烷潜力，结果显示，醋糟具有良好的产甲烷潜力，并优化了醋渣厌氧消化的接种比例（Feed/Inoculum，F/I），F/I为1时醋糟最大累积产甲烷量242.69mL/g挥发性固体（volatile solid，VS），较高的F/I会导致厌氧消化系统内挥发性脂肪酸（volatile fattyacid，VFA）的大量累积，抑制产甲烷菌活性，影响醋糟厌氧消化。侯雨等[27]以醋糟为原料进行连续恒定进料试验结果显示，每8.52 kg醋糟可产生1 m3沼气，平均产气率为0.918 m3/（m3·d），产气量稳定。LI L等[28]采用连续搅拌式反应器（continuously stirred tank reactors，CSTR）厌氧反应器对醋糟进行氧消化实验，得出当有机负荷控制在2.5 g VS/（L·d）时容积负荷最大，为581.88 mL/L，沼液的回用能够有效中和醋糟的酸度，降低进料醋糟pH对厌氧发酵体系的影响，同时可减少沼液的排放。贾志莉等[29]在中温（35±1）℃条件下，对不同酱糟与醋糟混合比发酵产沼气进行研究，发现醋糟与酱糟的配比为3∶1时沼气产量最大比对照提高了16%。

醋糟厌氧消化可实现醋糟的部分减量化，同时会产生大量的沼液沼渣，沼液化学需氧量（chemicaloxygendemand，COD）高达25 000 mg/L沼液，回用能减少沼液产生量，但也会有NH3-NH4+、Cl-等抑制物的积累，鸟粪石的生成等诸多工业化运用问题[30]。

1.4.2 生物制氢

利用异养型的厌氧菌或固氮菌分解小分子的有机物制氢的过程，是农业废弃物利用非常具有潜力的方向。刘瑞光等[27]采用0.7%的HCl按固液比2∶5浸泡醋糟进行预处理的厌氧发酵制氢的产氢量比未处理的提高了4.3倍，优化厌氧发酵参数后在5L反应器的产氢效果最好达46.91mL/g总固体（totalsolid，TS）。WANG Z等[31]采用碱处理污泥以富集产氢菌，用盐酸预处理醋糟，提高了醋糟两相厌氧发酵效率。

1.4.3 生物质热解气化

生物质热裂解是指生物有机质在无氧或有限氧条件下的热分解，最终生成炭、可冷凝气体（生物燃油）和可燃气体（不可冷凝）的过程。干燥的醋糟通过热解可以转化为清洁的气体燃料、热解油和固体热解焦，热解液体经过加工制备生物柴油、生物汽油或者生产酸、醇、酯、醚等。施爱平等[32]分析醋糟在不同升温速率、不同粒径下的热解特性的规律，得出醋糟热解的三个阶段：首先是温度由室温升到250℃阶段，主要为醋糟中水分蒸发；其次是温度继续升高到400℃阶段，主要为醋糟内挥发分的析出，醋糟失重明显，热解主要在此阶段；最后为继续400℃以上后残余物的热解。王立群等[33]采用单一流化床两步气化方法进行醋糟气化制备燃气，能够稳定获得富含氢气的燃气，燃气中（H2+CO）含量为67.07%～73.72%，燃气产率为0.32～0.72 m3/kg，低位热值为10 757.2～11 746.16 kJ/m3。直接焚烧排放的污染物治理成本高，醋糟的生物质气化目前还没有大规模应用于工业生产。

1.4.4 直接焚烧

醋糟是一种很好的清洁可再生能源燃料，含硫率极低，其平均含硫量只有0.08%，而煤的平均含硫量约达1%。醋糟燃料不计CO2排放，其应用近几年受到国家大力的支持。醋糟直燃可为生产提供热能及电能，且减量化最明显。马茜[34]对醋糟颗粒的工业分析、元素分析、发热量分析、灰熔点分析以及热重实验结果表明，与煤相比，醋糟的挥发性成分含量较高，容易着火，固定碳和灰分含量较低，燃烧产生的污染少，较清洁。同时醋糟易于挤压成为固体燃料，醋糟成型颗粒非常容易着火，着火温度相对很低，燃烧反应前期非常猛烈，后期能力变差，容易燃尽，醋糟颗粒挥发分含量非常高，燃烧以挥发分为主。而测得镇江香醋烘干至15%含水量时，热值可达16 015.1 kJ/kg。

1.5 醋糟制曲

醋糟还可作为制曲原料。采用熏醋糟作为制曲原料来源、质量比使用传统制曲原料麸皮更加稳定，解决了麸皮的粗细质量不易控制，需要再次处理、成本较高等缺点，由于利用醋糟专业化制曲，醋厂还可因此节约大量的成本[35]。

2 结论与展望

醋糟作为食醋酿造废弃物，难以降解，存在一定的环境污染隐患，醋糟的处理已成为我国食醋行业健康发展亟需解决的问题。积极探索醋糟资源化综合利用途径、新方法，彻底解决醋糟对的环境污染，对改善食醋生产企业生产环境，增加企业经济和社会效益具有重要意义。固态废弃物的资源化利用技术如饲料化、肥料化、基质化、能源化等为醋糟的综合利用开辟了新的途径。

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Research advance on utilization of vinegar residue

TIAN Bo,ZHAO Shunhua,ZHANG Junhong,YU Yongjian*
(Jiangsu Hengshun Vinegar Industry Co.,Ltd.,Zhenjiang 214122,China)

Vinegar residue is acidic residue of the solid state fermentation vinegar,contains fiber,protein,fat,inorganic salt,etc.Vinegar residue piled up at random not only causes environmental pollution,but also wastes resources.Therefore,how to realize the resource utilization of vinegar residue is outstanding problems of vinegar brewing industry.The researchers at home and abroad have developed many utilization technologies of vinegar residues,including feed,fertilizer,matrix,energy,etc.The comprehensive utilization direction of vinegar residues was elaborated systematically in this paper,and its utilization prospects were prospected,which provided references for further research of vinegar residue.

vinegar;vinegar residue;comprehensive utilization;feed;fertilizer

TS264.2

0254-5071（2017）03-0001-04

10.11882/j.issn.0254-5071.2017.03.001

2016-12-11

国家重点研发计划课题（2016YFD0400505）

田波（1987-），男，工程师，硕士，研究方向为食品微生物、食醋酿造固弃物综合利用。

*通讯作者：余永建（1976-），男，教授级高级工程师，博士，研究方向为食醋酿造技术。